(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で，C：0.003%以下，Si：2.0〜2.9%, Mn：0.02％以上1.0%以下、Al：0.2〜3.0%, S：0.0030%以下、N：0.0030%以下、Ti：0.0050%以下、Cu：0.2%以下、Cr：0.3〜10%、T.O：0.0050%以下を含み、残部Fe及び不可避的不純物よりなる溶鋼を、移動更新する冷却体表面によって凝固せしめて鋳造鋼帯とし、次いで、該当鋳造鋼帯を酸洗、冷間圧延し、仕上焼鈍する無方向性電磁鋼板の製造方法において、鋳造雰囲気をAr、Heまたはそれらの混合雰囲気とすることを特徴とする磁束密度の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２】
重量％で，C：0.003%以下，Si：2.0〜2.9%, Mn：0.02％以上1.0%以下、Al：0.2〜3.0%, S：0.0030%以下、N：0.0030%以下、Ti：0.0050%以下、Cu：0.2%以下、Cr：0.3〜10%、T.O：0.0050%以下を含み、残部Fe及び不可避的不純物よりなる溶鋼を、移動更新する冷却体表面によって凝固せしめて鋳造鋼帯とし、次いで、該当鋳造鋼帯を酸洗、冷間圧延し、仕上焼鈍する無方向性電磁鋼板の製造方法において、鋳造雰囲気をAr、Heまたはそれらの混合雰囲気とし、鋳造雰囲気の不純物O2の量が1%以下、H20が露点 0℃以下であることを特徴とする磁束密度の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁束密度が高く、鉄損が低い無方向性電磁鋼板を得られる製造方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
無方向性電磁鋼板は、大型発電機、モータ、音響機器用や安定器などの小型静止器に使用され、磁束密度が高く、鉄損が低い、磁気特性が優れた無方向性電磁鋼板が求められる。
磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法の一つに急冷凝固法がある。すなわち、移動更新する冷却体表面によって溶鋼を凝固せしめて鋳造鋼帯とし、次いで、該当鋳造鋼帯を冷間圧延して所定の厚さとした後、仕上焼鈍して無方向性電磁鋼板を得る方法である。特許文献1〜5には、急冷凝固法による磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法が提案されている。
【０００３】
一方、急冷凝固鋳片は大変脆く、常温で圧延すると割れが発生する場合があり、本発明者らは、特許文献4, 5において、急冷凝固鋳片を180〜350℃で冷間圧延することにより、冷間圧延での割れを抑制する磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法を提案した。
【０００４】
ところで、一般の無方向性電磁鋼板にはSiが0〜4%程度添加され、これは固有抵抗を高め、渦電流損を低減するためであるが、一方で機械的性質を固く、脆くすることが知られている。この問題に対し、特許文献6, 7には、Cr添加成分系による高固有抵抗、低鉄損で脆化を抑制した鋼板とその製造方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭62-240714号公報
【特許文献２】特開平5-306438号公報
【特許文献３】特開平6-306467号公報
【特許文献４】特開2004-323972号公報
【特許文献５】特開2005-298876号公報
【特許文献６】特開平11-229095号公報
【特許文献７】特開2000-119822号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
省エネルギー、省資源が求められるなか、磁束密度が高く、鉄損の低い鋼板が求められており、特許文献1〜3の急冷凝固法では、磁気特性は満足できるものではなかった。また、特許文献4, 5のように180〜350℃で冷間圧延すると確かに割れは抑制できるが、冷間圧延中に鋼板を高温に保持するのが難しいという問題があった。また、特許文献6, 7では、磁束密度が低いという問題があった。更に、場合により鋳造鋼帯の酸洗性が悪いものが発生することがあった。
本発明は、上記技術の問題を解決し、磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板を、冷間圧延時に常温で鋼板が割れることなく、更に、鋳造鋼帯の酸洗性を良好にして製造する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
(1) 重量％で，C：0.003%以下，Si：2.0〜2.9%, Mn：0.02％以上1.0%以下、Al：0.2〜3.0%, S：0.0030%以下、N：0.030%以下、Ti：0.0050%以下、Cu：0.2%以下、Cr：0.3〜10%、T.O：0.0050%以下を含み、残部Fe及び不可避的不純物よりなる溶鋼を、移動更新する冷却体表面によって凝固せしめて鋳造鋼帯とし、次いで、該当鋳造鋼帯を酸洗、冷間圧延し、仕上焼鈍する無方向性電磁鋼板の製造方法において、鋳造雰囲気をAr、Heまたはそれらの混合雰囲気とすることを特徴とする磁束密度の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
(2) 重量％で，C：0.003%以下，Si：2.0〜2.9%, Mn：0.02％以上1.0%以下、Al：0.2〜3.0%, S：0.0030%以下、N：0.0030%以下、Ti：0.0050%以下、Cu：0.2%以下、Cr：0.3〜10%、T.O：0.0050%以下を含み、残部Fe及び不可避的不純物よりなる溶鋼を、移動更新する冷却体表面によって凝固せしめて鋳造鋼帯とし、次いで、該当鋳造鋼帯を酸洗、冷間圧延し、仕上焼鈍する無方向性電磁鋼板の製造方法において、鋳造雰囲気をAr、Heまたはそれらの混合雰囲気とし、鋳造雰囲気の不純物O2の量が1%以下、H20が露点 0℃以下であることを特徴とする磁束密度の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板を、常温での冷間圧延で割れを抑制し、更に、鋳造鋼帯の酸洗性を良好にして製造する方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の詳細について説明する。なお、本発明において、%，ppmとあるのは、特に断りのない限り、全て重量比率を表わすものとする。
本発明者らは急冷凝固法において、磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板を冷間圧延時に常温で割れることなく製造する方法を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、Siを2.0〜2.9%, Crを0.3〜10%とし、鋳造雰囲気をAr、Heまたはそれらの混合雰囲気に制御することが非常に有効であることを見出した。
【００１０】
図1は、本発明者が行なった実験結果の一例である。C：0.0010〜0.0015%，Si：0.1〜4.0%、Al：1.1%，Mn：0.23%、S：0.0021〜0.0025%、N：0.0013〜0.0017%、Ti：0.0011〜0.0013%、Cu：0.08%、T.O：0.002〜0.003%、Cr：tr. を含む溶鋼を双ロール法により、N2 99.999%, 残部不可避的不純物の雰囲気で急冷凝固し、1.6mm厚の鋳片を作成した。これを70℃、20%の塩酸で酸洗し、0.35mm厚に常温で冷間圧延し、冷延時の耳割れ深さを測定した。Si量と冷延の耳割れ深さの関係を図1に示す。これより、Siが3.0%以上となると急激に耳割れが大きくなることが分かる。
【００１１】
次に、Siを2.9%で一定とし、Cr量と固有抵抗、冷延時の耳割れ深さの関係を調査した。C：0.0016〜0.0019%，Si：2.9%、Al：1.1%，Mn：0.25%、S：0.0023〜0.0026%、N：0.0011〜0.0018%、Ti：0.0011〜0.0012%、Cu：0.08%、T.O：0.002〜0.003%、Crを種々の量を含む溶鋼を双ロール法により、N2 99.999%, 残部不可避的不純物の雰囲気で急冷凝固し、1.6mm厚の鋳片を作成した。これを70℃、20%の塩酸で酸洗し、0.35mm厚に常温で冷間圧延し、1050℃×30秒の仕上焼鈍を行った。比較として、図1に示した実験の3.1%Si, Cr tr.の急冷凝固鋳片を同じ条件で仕上焼鈍板を作成した。図2には、Cr量と仕上焼鈍板の固有抵抗の関係を示す。3.1%Si, Cr tr.の試料と比べ、2.9%Siの試料ではCrを0.3%以上添加すると同等以上の固有抵抗を得られることが分かる。図3には、Cr量と冷延時の耳割れ深さの関係を示す。Crを添加すると耳割れ深さが小さくなり、Crが0.3%以上では耳割れを抑制できることが分かる。
【００１２】
本発明者らは、3.1%Si−Cr tr.と2.9%Si−0.3%Crの試料の磁気測定を行なったところ、W15/50は各々2.21 W/kg, 2.31 /kgであり、固有抵抗が同じにもかかわらず2.9%Si−0.3%Crの試料の方が鉄損が劣るという結果であった。そこで、仕上焼鈍板中の析出物を電子顕微鏡で観察した結果、μmサイズのAlNと100nm程度のMn-Cu-Sが観察され、特にAlNが非常に多かった。鋳片のNを分析したところ、溶鋼Nが両試料とも17ppmであったのに対し鋳片では窒化しており、鋳片は各々、87ppm, 95ppmで、2.9%Si−0.3%Crの試料の方がその量が多いことが分かった。Crは窒素との親和力が高いため、窒化が多いということが判明した。
【００１３】
本発明者らは、C：0.0013〜0.0015%、Si：2.9%、Al：1.1%，Mn：0.24%、S：0.0020〜0.0023%、N：0.0020〜0.0022%、Ti：0.0011%、Cu：0.09%、T.O：0.002%、Cr：0.3%を含む溶鋼を双ロール法により種々の鋳造雰囲気で急冷凝固し、1.6mm厚の鋳片を作成し、70℃、20%の塩酸で酸洗し、0.35mm厚に冷間圧延し、1050℃×30秒の仕上焼鈍を行った。溶鋼N含有量、鋳片N含有量と仕上焼鈍板の磁気特性を表1に示す。これより鋳造雰囲気をN2や大気とすると鋳造中に浸窒し、鋳片中のNが著しく増加してしまうが、Ar, Heとすると窒化を抑えられ、低い鉄損を得られることが判明した。
【００１４】
【表１】
0005130493.tif 000002
【００１５】
本発明者らは、酸洗後の鋳造鋼帯のスケール落ちを観察したところ、Crを0.3%以上含有する場合は、スケール落ちが悪い場合があることを見出した。そこで、C：0.0017〜0.0018%，Si：2.9%、Al：1.1%，Mn：0.25%、S：0.0020〜0.0024%、N：0.0012〜0.0019%、Ti：0.0011〜0.0012%、Cu：0.08%、T.O：0.002〜0.003%、Cr：Tr, 0.3%を含む溶鋼を双ロール法により、鋳造雰囲気はArを主に、O2, H20の含有量を変更して急冷凝固し、1.6mm厚の鋳片を作成し、70℃、20%の塩酸に100秒浸漬して、スケール落ちを評価した。表2に鋳造雰囲気とスケール残りの関係を示すが、Crを0.3%含有し、O2が1%、H20が露点0℃を超えるとスケール落ちが悪くなることが分かる。
【００１６】
【表２】
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【００１７】
以下に本発明の鋼の化学成分の限定理由を説明する。
Cは，オーステナイト、フェライト2相域とせず、フェライト1相とし、柱状晶をできるだけ発達させるため0.003%以下とした。また、Cは微細なTiCの析出を抑えることからも0.003%以下とする。
【００１８】
Siは、Cが0.003%以下でSi 2.0%以上であれば、オーステナイト、フェライト2相域とならずフェライト1相となるため柱状晶が発達しやすい。また、Siは、固有抵抗を上げ、渦電流損失を下げるため下限を2.0%とした。Siが2.9%を超えると冷間圧延時の耳割れ深さが著しく増大する。
【００１９】
Mnは、脆性を改善するため0.02%以上とする。上限の1.0%はこれ以上添加すると磁束密度が劣化する。
【００２０】
Sは、微細な硫化物をつくり、鉄損に有害な作用を演ずるため、0.0030%以下とする。
【００２１】
Alは、固有抵抗を上げ、渦電流損失を下げるため、下限は0.2%とした。Alを3.0%以上添加すると加工性が著しく劣化する。
【００２２】
Nは、AlN, TiNなど微細な窒化物をつくり、鉄損に有害な作用を演ずるため、0.0030%以下とする。
【００２３】
Tiは、TiN, TiCなどの微細な析出物をつくり、鉄損に有害な作用を演ずるため、0.0050%以下とする。
【００２４】
Cuは、Mn-Cu-Sなど微細な硫化物をつくるため、鉄損に有害な作用を演ずるため、0.2%以下とする。
【００２５】
T.O（全酸素）は、Al2O3, SiO2など酸化物をつくり、鉄損に有害な作用を演ずるため、0.0050%以下とする。
【００２６】
Crは、固有抵抗を上げ、かつ冷間圧延時の耳割れを抑制するため0.3%以上とする。上限の10%を超えると磁束密度が劣化する。
【００２７】
溶鋼は、移動更新する冷却体表面によって凝固せしめて鋳造鋼帯とする。単ロール法、双ロール法などが用いられる。
鋳造雰囲気は、Ar, Heまたはそれらの混合雰囲気とする。N2や大気雰囲気であると鋳造時に窒化してしまう。これを抑止するためAr、Heまたはそれらの混合雰囲気とする。
鋳造雰囲気の不純物O2の量は1%以下、H20が露点 0℃以下とする。Crを0.3%以上含有する場合、表2に示したようにO2の量が1%、H20が露点 0℃を超えると鋳造鋼帯酸洗時のスケール落ちが劣化する。
【実施例１】
【００２８】
C：0.0010〜0.0016%, Mn：0.23%, S：0.0009〜0.0021%, Sol.Al：1.1%, Ti：0.0011〜0.0015%, Cu：0.08%, T.O：0.003%、Si, N, Crを種々を含有する溶鋼を種々の鋳造雰囲気で双ロール法により急冷凝固し、1.6mm厚に鋳造した。続いて70℃、20%の塩酸で酸洗し、0.35mmに冷延し、1075℃×30秒の連続焼鈍し、絶縁皮膜を塗布して製品とした。
なお、鋳造雰囲気には、10ppm以下の不可避的不純物を含むものであった。
この時の、溶鋼のSi, Cr, N含有量、鋳片N含有量、冷延板耳割れ深さ、磁気特性の関係を表3に示す。これより、Crを0.3%以上含有すると冷延板の耳割れを抑制でき、鋳造雰囲気をAr、Heまたはその混合雰囲気とすることにより、高い磁束密度でかつ低い鉄損を得られることが分かる。
【００２９】
【表３】
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【実施例２】
【００３０】
C：0.0011〜0.0015%, Si：2.9%, Mn：0.22%, S：0.0008〜0.0022%, Sol.Al：1.1%, Ti：0.0012〜0.0014%, Cu：0.08%, T.O：0.003%、Si, N, Crを種々を含有する溶鋼を鋳造雰囲気はAr、Heを主に、02, H20の含有量を変更して急冷凝固し、1.6mm厚の鋳片を作成し、70℃、20%の塩酸に100秒浸漬して、スケール落ちを評価した。鋳造雰囲気には、10ppm以下の不可避的不純物を含む。表4に鋳造雰囲気とスケール残りの関係を示すが、Crを0.3%以上含有し、O2が1%、H20が露点0℃を超えるとスケール落ちが悪くなることが分かる。
【００３１】
【表４】
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【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】Si量と冷延板耳割れ深さの関係を示す図である。
【図２】Si, Cr量と固有抵抗の関係を示す図である。
【図３】Si, Cr量と冷延板耳割れ深さの関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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